高中生物学必修一学案 第5章 第1节 第2课时 酶的特性

第2课时酶的特性课堂互动探究案课程标准1.简述酶的特性。2．说明酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响。素养达成设疑激趣你吃过多酶片吗？多酶片为什么能助消化？多酶片通常为肠溶衣与糖衣的双层包衣片，内层为胰酶，外层为胃蛋白酶，为什么要进行这样的设计包裹呢？夯基提能·分层突破——互动·探究·智涂探究点一酶的高效性和专一性1.淀粉和蔗糖不是还原糖，但淀粉水解后会生成麦芽糖，蔗糖水解后会产生葡萄糖和果糖，它们都是还原糖。下表为比较新鲜的唾液(唾液淀粉酶)对淀粉和蔗糖的催化作用实验，请分析：试管编号12可溶性淀粉溶液2mL蔗糖溶液2mL新鲜的唾液1mL1mL37℃保温5分钟新配制的斐林试剂2mL2mL水浴加热实验现象有砖红色沉淀没有砖红色沉淀(1)1号试管有砖红色沉淀生成，2号试管不出现砖红色沉淀，说明什么？(2)上述实验说明了什么？(3)上述实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？(4)肽酶能催化多种多肽水解为氨基酸，是否说明肽酶没有专一性？2．如图可以解释酶具有专一性及其原理，据图分析各字母代表什么意义？[名师提醒1](1)为了实验的严谨性，实验前应先检查淀粉溶液、蔗糖溶液中是否有还原性杂质，简便可行的方法是实验前用斐林试剂检测待测溶液，若产生砖红色沉淀，说明待测溶液中含有还原性杂质，不能用于此实验。(2)用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性时，无论蔗糖是否发生水解，都不与碘液发生颜色反应，因此不能用碘液代替斐林试剂。[名师提醒2]酶催化效率高低的检测指标(1)单位时间内生成物的生成量。(2)单位时间内反应物的减少量。(3)达到平衡点所用时间的长短等。1.验证酶的高效性(1)设计思路验证酶高效性的方法是“对比法”，即通过对不同类型催化剂(主要是与无机催化剂作比较)催化底物反应速率进行比较，得出结论。(2)设计方案项目实验组对照组材料等量的同一种底物试剂与底物相对应的酶溶液等量的无机催化剂现象反应速率很快；或反应用时短反应速率缓慢；或反应用时长结论酶具有高效性(3)表示曲线：2．验证酶的专一性(1)设计思路验证酶专一性的方法也是“对比法”，常见的有两种方案：底物相同酶不同或底物不同酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。(2)设计方案项目方案一方案二对照组实验组对照组实验组材料底物相同(等量)与酶相对应的底物另外一种底物试剂与底物相对应的酶另外一种酶同一种酶(等量)现象发生反应不发生反应发生反应不发生反应结论酶具有专一性(3)曲线模型：①加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用。②加入酶A的反应速率在一定范围内随反应物浓度的增大明显加快，说明酶A可催化该反应，即酶具有专一性。1．(合格考)研究表明：一分子过氧化氢酶能在1分钟内使5×105个过氧化氢分子分解成氧和水，相当于Fe3＋催化速率的109倍，但是对糖的水解却不起作用，这个事实说明酶分别具有()A．多样性，稳定性B．高效性，多样性C.高效性，专一性D．高效性，稳定性2．(合格考)纺织工业上的褪浆工序常用两种方法：化学法：需用NaOH7克/升～9克/升在70℃～80℃条件下作用12小时，褪浆率仅为50%～60%；加酶法：用少量细菌淀粉酶在适宜温度时只需5分钟，褪浆率达100%，这一事实说明()A.酶具有多样性B．酶具有高效性C.酶具有专一性D．酶具有溶解性3．(等级考)如图表示一个酶促反应，它所能反映酶的一个特性和a、b、c最可能的物质依次是()A.高效性蛋白酶蛋白质多肽B.专一性麦芽糖酶麦芽糖葡萄糖C.专一性淀粉酶淀粉麦芽糖D.高效性脂肪酶脂肪甘油和脂肪酸4．(等级考)在一块含有淀粉的琼脂块的四个固定位置，分别用不同方法处理，如图所示，将上述实验装置放入37℃恒温箱中，保温处理24小时后，用碘液冲浸该琼脂块。关于该实验的描述正确的是()A.该实验中只有1组和2组变蓝色，原因都是酶的空间结构被破坏B.3组变蓝色，4组不变蓝，说明酶具有专一性C.2组煮沸的唾液若冷却后使用，实验结果不会变蓝色D.1组和4组的自变量是酸处理和高温处理探究点二酶的作用条件较温和1.探究温度对酶活性的影响试管步骤11′22′33′3%的可溶性淀粉溶液2mL—2mL—2mL—2%的淀粉酶溶液—1mL—1mL—1mL不同温度下处理5min100℃(或0℃)60℃0℃(或100℃)将同一温度下的两种物质混合后保温5min滴加碘液1滴1滴1滴结果(现象)变蓝不变蓝变蓝结论酶的催化作用需在适宜的温度下进行，温度过高或过低都会影响酶的活性(1)同一温度下的淀粉和淀粉酶为什么要预热到同一温度再混合？(2)能否用过氧化氢溶液来探究温度对酶活性的影响？(3)在探究温度对淀粉酶活性的影响的实验中能否用斐林试剂来检测？2．探究pH变化对过氧化氢酶催化作用影响的实验步骤试管编号12320%肝脏研磨液1mL1mL1mL蒸馏水1mL5%氢氧化钠溶液1mL5%盐酸溶液1mL3%过氧化氢溶液2mL2mL2mL振荡试管结果有大量气泡产生无明显气泡无明显气泡(1)该实验结果说明了酶的活性和pH有什么关系？(2)该实验中，能否在加入肝脏研磨液后，直接加入3%过氧化氢溶液，然后再调节pH?(3)本实验能否选用淀粉酶和淀粉作为实验材料？为什么？[易错提醒]1．在探究温度影响酶活性的实验中①不宜选用过氧化氢溶液，原因是过氧化氢的分解本身受温度影响，温度越高，过氧化氢分解越快。②选取淀粉和淀粉酶，一般用碘液检测实验结果，不宜选用斐林试剂检验，原因是使用斐林试剂需要加热，实验步骤较为烦琐，且可能影响实验的自变量。2．在探究pH影响酶活性的实验中，不宜选用淀粉溶液，原因是酸性溶液会使淀粉水解。[归纳拓展]对酶活性最适值的理解(1)酶催化反应时，酶不同，其最适pH不同，最适温度不同，但特定的酶最适值为定值。(2)并非在最适的pH或温度下反应就一定能进行；若将温度调至100℃，那么，即使在最适pH条件下，多数酶都会丧失其活性，酶促反应无法进行。[解题技法]“四看法”分析酶促反应曲线一、温度和pH对酶活性的影响分析1．实验课题及变量分析课题名称用淀粉酶探究温度对酶活性的影响用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响实验材料淀粉溶液、唾液淀粉酶肝脏研磨液、过氧化氢溶液自变量温度pH自变量的设置方法分别用37℃的水、沸水、冰水处理分别用蒸馏水、HCl溶液、NaOH溶液处理因变量酶活性酶活性因变量的观察指标加碘液后溶液颜色的变化氧气产生的速率无关变量pH相同且适宜等温度相同且适宜等2.方法步骤3．实验结论温度和pH都会影响酶的活性，酶活性的发挥需要较温和的条件；温度过高或过低、pH过大或过小都会影响酶的活性；过氧化氢酶在中性条件下活性最大。[特别提醒](1)实验中所用酶的来源不同，则最适温度也不同：若淀粉酶为市售的α­淀粉酶，其最适温度为50℃～75℃；若淀粉酶来自人体组织细胞，则最适温度为37℃左右。(2)实验中操作步骤要规范：在探究温度对酶活性影响的实验中，操作过程中第一步与第二步不能颠倒；在探究pH对酶活性影响的实验中，操作步骤第二步与第三步也不能颠倒顺序，否则在调节温度或pH的过程中，酶会将淀粉或过氧化氢分解，导致实验失败。4．曲线分析在一定温度(或pH)范围内，随温度(或pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制了酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复其活性。二、影响酶促反应速率的因素1．酶浓度对酶促反应速率的影响甲图说明：在底物充足，其他条件适宜的情况下，酶浓度与酶促反应速率呈正相关。2．反应物浓度对酶促反应速率的影响通过乙图示可看出：在其他条件适宜、酶量一定的条件下，酶促反应随底物浓度的增加反应速率增加，当底物浓度超过一定范围后反应速率不再改变。3.温度、pH、抑制剂或激活剂对酶促反应速率的影响(1)温度、pH、抑制剂或激活剂通过影响酶活性进而影响酶促反应速率。(2)温度过高、过酸、过碱都会使酶分子结构遭到破坏，酶活性永久性失活，不可再恢复。(3)低温仅抑制酶的活性，在适宜温度范围内升高温度，酶的活性仍可恢复。(4)不同的酶最适温度(或pH)不同。4．影响酶促反应速率的因素及其作用实质1．(合格考)下列与酶相关的实验的叙述正确的是()A.pH和温度过高或过低都能使酶变性失活B.探究酶专一性的实验，对照组不需要加酶C.温度影响酶活性的实验，不宜选择过氧化氢酶作为研究对象D.与无机催化剂相比，酶提高反应活化能的作用更显著2．(合格考)如图曲线b表示在最适温度、最适pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是()A.增大pH，重复该实验，A、B点位置都不变B.酶量减少后，图示反应速率可用曲线a表示C.反应物浓度是限制B点以后反应速率的主要因素D.B点后，升高温度，曲线将呈现c所示变化3．(等级考)为了探究温度、pH对酶活性的影响，下列实验设计最合理的是()选项探究课题选用材料与试剂A温度对酶活性的影响过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液B温度对酶活性的影响新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液CpH对酶活性的影响新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液DpH对酶活性的影响新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林试剂4.(等级考)如图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是()A.当温度为t2时，该反应的活化能最高B.当反应物浓度提高时，t2对应的数值可能会增加C.温度在t2时比在t1时更适合酶的保存D.酶的空间结构在t1时比t3时破坏更严重强化落实·学业达标——归纳·提升·素养网络建构主干落实1.酶的特性是高效性、专一性和作用条件较温和。2．酶具有高效性的原因是：与无机催化剂相比，酶降低反应活化能的作用更显著。3．过酸、过碱或温度过高，都会使酶因空间结构被破坏而失活。4．在一定的低温下，酶的活性低，但空间结构稳定，并未失活，在适宜温度下酶的活性可升高。高效课堂·实践运用——巩固·达标·反馈1.蔗糖酶使蔗糖水解成葡萄糖和果糖，而对淀粉的水解不起作用，这说明酶具有()A．高效性B．温和性C．高效性和专一性D．专一性2．蔗糖酶能将一分子蔗糖水解为一分子果糖和一分子葡萄糖。如图表示蔗糖酶在最适温度下催化底物水解的模型，下列有关叙述错误的是()A．该模型能解释酶具有专一性B．模型中乙表示蔗糖酶，为甲的水解提供反应的活化能C．模型中乙的化学结构在化学反应的前后不会发生改变D．若温度适当升高或降低5℃，酶的催化速率都将下降3．若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的实验中，下列操作顺序合理的是()A．加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量B．加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量C．加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量D．加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量4．如图表示酶的活性受温度影响的曲线，有关分析错误的是()A．图中A和C点酶的结构相同B.B点表示酶的最大活性C．D点表示该酶的最适温度D．同一种酶在不同温度下可以具有相同的催化效率5．鱼被宰杀后，鱼肉中的腺苷三磷酸(ATP)经过降解生成对鱼肉鲜味贡献最大的物质——肌苷酸(IMP)，但是在酸性磷酸酶(ACP)作用下该物质会进一步降解，导致鱼肉鲜味下降、风味变差。为了研究鱼类的保鲜方法，研究者从常见淡水鱼(草鱼、鱼和鳝鱼)的肌肉中分离纯化得到ACP，并对该酶活性进行了系列研究。相关实验结果如下，分析回答问题：ACP在不同浓度金属离子中的相对活性金属离子浓度(mmol/L)相对活性(%)草鱼鱼鳝鱼Na＋30100.83101.4796.03Zn2＋1112.38116.06158.13Ca2＋565.2l96.1888.18(1)鱼肉保鲜的思路：在IMP降解前能有效________ACP的活性。据图a可知，草鱼ACP活性的最适pH为________左右。(2)反应温度超过60℃与pH低于3.8，对鳝鱼肌肉ACP活性的影响机理________(选填“相同”或“不同”)，其中pH低于3.8会破坏ACP的________。(3)由表可知，对ACP活力有激活作用的金属离子是________，可以通过在鱼肉中添加微量的________来抑制鱼肉鲜度的下降。疑难解答·名师指津——释疑·解惑·教材练习与应用一、概念检测1．D2.B3.D二、拓展应用1．这个模型中A代表某类酶，B代表反应底物，C和D代表反应产物。这个模型的含义是酶A与底物B专一性结合，催化化学反应的发生，生成产物C和D。这个模型揭示了酶的专一性。2．(1)A点：随着反应底物浓度的增加，反应速率加快。B点：反应速率在此时达到最高。C点：反应速率不再随反应底物浓度的增加而升高，维持在相对稳定的水平。(2)如果A点时温度升高10℃，曲线上升的幅度变小。因为图中原曲线表示在最适温度下催化速率随底物浓度的变化。温度高于或低于最适温度，反应速率都会变慢(如图甲所示)。(3)原曲线表明，B点是酶的数量限制了反应速率，这时加入少量的酶，会使反应速率加快(如图乙所示)。第2课时酶的特性夯基提能·分层突破探究点一【师问导学】1．(1)1号试管中淀粉被水解，2号试管中蔗糖没有被水解。(2)淀粉酶只催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的催化作用具有专一性。(3)不能。因为碘液只能检测淀粉是否被水解，蔗糖是否被水解都不会使碘液变色。(4)不是。酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应，肽酶催化的是一类反应，也说明其具有专一性。2．图中A表示酶，B表示被A催化分解的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示不能被A催化的物质。【随堂检测】1．解析：答案：C2．解析：由题意可知，少量淀粉酶比NaOH褪浆所用时间短得多，褪浆率高得多，说明酶具有高效性。答案：B3．解析：由图示可知，图中a在反应前后不变化，则可推断是酶分子，b是反应物，c是产物；反应物与酶分子上的特有结构相吻合，说明酶具有专一性。图示中产物是由两个小分子组成的物质，而b是由多个小分子单位组成的大分子，由此可推断b可能是淀粉，c是麦芽糖，a则是淀粉酶。答案：C4．解析：该实验中1组、2组、3组实验均变蓝色，1组与2组变蓝的原因是酶的空间结构被破坏，不能分解淀粉，3组变蓝的原因是酶具有专一性，蔗糖酶只能催化蔗糖水解，不能使淀粉水解，淀粉滴碘液后变蓝，A错误；第3组与第4组底物都是淀粉，第3组用的是蔗糖酶，第4组用的是淀粉酶，通过实验结果可说明酶具有专一性，B正确；第2组唾液被煮沸后，其中的唾液淀粉酶已失活，再冷却后酶的活性不会恢复，淀粉仍不会被分解，滴加碘液后会变蓝，C错误；1组和4组的自变量是唾液是否经过酸处理，D错误。答案：B探究点二【师问导学】1．(1)保证反应一开始就达到预设温度，不会因为混合而改变温度。(2)不宜。探究温度对酶活性的影响时，自变量是温度，而过氧化氢在高温时会分解，影响对实验结果的分析。(3)不宜。因为斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控制不同温度。2．(1)酶的作用需要适宜的pH，pH偏高或偏低都会使酶活性降低。(2)不能。因为酶的作用具有高效性，在调节pH之前，试管中已经发生了剧烈反应，会影响到实验结果。(3)不能。因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。【随堂检测】1．解析：pH过高或过低，以及温度过高都能使酶变性失活，低温会使酶活性下降，但不会使酶的空间结构破坏，A错误；探究酶专一性的实验，对照组也需要加酶，B错误；温度影响酶活性的实验，不宜选择过氧化氢酶作为研究对象，因为过氧化氢分解过程本身就受到温度的影响，C正确；与无机催化剂相比，酶降低反应活化能的作用更显著，D错误。答案：C2．解析：增大pH，酶的活性降低，反应速率下降，重复该实验，A、B点下移，A错误；酶量减少，反应速率下降，图示反应速率可用曲线a表示，B正确；B点以后反应速率不随反应物浓度的增加而升高，说明限制B点以后反应速率的主要因素不是反应物浓度，C错误；B点后，升高温度，酶的活性降低，反应速率减小，D错误。答案：B3．解析：过氧化氢受热易分解，不宜用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响；淀粉遇碘液会发生颜色变化，而淀粉酶能将淀粉分解，使颜色变浅甚至消失，故可以用新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液来探究温度对酶活性的影响；蔗糖酶不能催化淀粉水解；斐林试剂呈碱性，能与酸性物质发生反应，不适合用于探究pH对酶活性的影响，另外酸能催化淀粉的水解，也不适合用淀粉溶液和淀粉酶探究pH对酶活性的影响。答案：B4．解析：由图可知，当温度为t2时，酶活性最强，酶降低的活化能最多，此时反应需要的活化能最低，A错误；当反应物浓度提高时，酶促反应速率可能会加快，t2对应的数值可能会增加，B正确；酶应该在低温下保存